¿Qué es la inercia?

Puede pensar en la inercia como una fuerza misteriosa que le impide hacer algo que tiene que hacer, como su tarea, pero eso no es lo que los físicos quieren decir con la palabra. En física, la inercia es la tendencia de un objeto a permanecer en reposo o en un estado de movimiento uniforme. Esta tendencia depende de la masa, pero no es exactamente lo mismo. Puede medir la inercia de un objeto aplicando una fuerza para cambiar su movimiento. La inercia es la tendencia del objeto a resistir la fuerza aplicada.

Debido a que hoy parecen tan de sentido común, es difícil apreciar cuán revolucionarias fueron las tres leyes del movimiento de Newton para la comunidad científica de la época. Antes de Newton y Galileo, los científicos tenían la creencia de hace 2000 años de que los objetos tenían una tendencia natural a detenerse si se dejaban solos. Galileo abordó esta creencia con un experimento en el que participaban planos inclinados que se enfrentaban entre sí. Llegó a la conclusión de que una pelota que se desplaza hacia arriba y hacia abajo en estos planos continuaría elevándose a la misma altura para siempre si la fricción no fuera un factor. Newton usó este resultado para formular su Primera Ley, que establece:

Todo objeto continúa en su estado de reposo o movimiento en línea recta a menos que actúe sobre él una fuerza externa.

Los físicos consideran esta afirmación la definición formal de inercia.

Según la Segunda Ley de Newton, la fuerza (F) requerida para cambiar el estado de movimiento de un objeto es el producto de la masa del objeto (m) y la aceleración producida por la fuerza (a):

F = ma

Para entender cómo se relaciona la masa con la inercia, considere una fuerza constante F_C actuando sobre dos cuerpos diferentes. El primer cuerpo tiene masa m₁ y el segundo cuerpo tiene masa m₂.

Al actuar sobre m₁, F_C produce una aceleración a₁:

(F_C = m₁a₁)

Al actuar sobre m₂, produce una aceleración a₂:

(F_C = m₂a₂)

Dado que F_C es constante y no cambia, lo siguiente es cierto:

metro₁a₁ = m₂a₂

y

metro₁/metro₂ = a₂/a₁

Si m₁ es más grande que m₂, entonces sabes un₂ será más grande que un₁ para hacer ambos iguales F_C, y viceversa.

En otras palabras, la masa del objeto es una medida de su tendencia a resistir la fuerza y ​​continuar en el mismo estado de movimiento. Aunque masa e inercia no significan exactamente lo mismo, la inercia generalmente se mide en unidades de masa. En el sistema SI, sus unidades son gramos y kilogramos, y en el sistema británico, las unidades son babosas. Los científicos no suelen discutir los problemas de inercia en el movimiento. Suelen hablar de misa.

Un cuerpo en rotación también tiene tendencia a resistir fuerzas, pero debido a que está compuesto por una colección de partículas que son a varias distancias del centro de rotación, los científicos hablan de su momento de inercia más que de su inercia. La inercia de un cuerpo en movimiento lineal puede equipararse a su masa, pero calcular el momento de inercia de un cuerpo en rotación es más complicado porque depende de la forma del cuerpo. La expresión generalizada para el momento de inercia (I) o un cuerpo giratorio de masa my radio r es

Yo = kmr²

donde k es una constante que depende de la forma del cuerpo. Las unidades de momento de inercia son (masa) • (distancia entre el eje y la masa de rotación)².